肖永強(qiáng)，齊 實(shí)

(1.福建省華廈建筑設(shè)計(jì)院，福建福州 350004;2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)能已經(jīng)成為世界上開發(fā)利用最快的可再生能源之一［1］。我國(guó)風(fēng)能資源豐富，大力發(fā)展風(fēng)電是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重要能源發(fā)展戰(zhàn)略?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量連年翻倍增長(zhǎng)，2010年新增風(fēng)電裝機(jī)容量約1 600萬kW，接近全球當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)容量的一半［2］。

風(fēng)電項(xiàng)目在建設(shè)過程中，將進(jìn)行基礎(chǔ)開挖、道路修建、輸電線路敷設(shè)等施工活動(dòng)，破壞地表，容易造成水土流失。準(zhǔn)確評(píng)價(jià)風(fēng)電項(xiàng)目水土流失影響及其損失和收益是在審查水土保持方案時(shí)的一個(gè)重要工作內(nèi)容，而水土流失影響指數(shù)是其中的一個(gè)主要指標(biāo)［3］。水土流失影響指數(shù)(SWII)是將開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持損益分析中的關(guān)鍵影響因子進(jìn)行加權(quán)求和，得到用于反映建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響程度大小的綜合指標(biāo)［3－5］。姜德文(2008)按照水土流失影響指數(shù)評(píng)價(jià)方法，通過統(tǒng)計(jì)分析得出了公路、鐵路、輸油輸氣管線等12個(gè)行業(yè)的水土流失影響指數(shù)的參考指標(biāo)，并對(duì)公路項(xiàng)目的水土流失影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析［4］;何吉成等(2010)也計(jì)算了客運(yùn)專線的水土流失影響指數(shù)［6－7］，其他研究者也在有關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了水土流失影響指數(shù)的計(jì)算［8］。

近年來，我國(guó)風(fēng)電資源開發(fā)發(fā)展較快，而此類項(xiàng)目還沒有可供使用的水土流失影響指數(shù)參數(shù)值。研究一套適合于風(fēng)電項(xiàng)目的參數(shù)值，對(duì)于量化評(píng)估風(fēng)電項(xiàng)目的水土保持損益有著重要意義。按照風(fēng)電場(chǎng)的分布區(qū)域，可將風(fēng)電場(chǎng)劃分為內(nèi)陸風(fēng)電場(chǎng)、海岸風(fēng)電場(chǎng)和近海風(fēng)電場(chǎng)三類，其侵蝕機(jī)理各不相同，內(nèi)陸風(fēng)電場(chǎng)以風(fēng)力侵蝕為主，海岸風(fēng)電場(chǎng)以風(fēng)力與水力混合侵蝕為主，近海風(fēng)電場(chǎng)以潮汐侵蝕為主。筆者以13個(gè)具有明顯差異的福建省海岸風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目為研究對(duì)象，按照水土流失影響指數(shù)評(píng)價(jià)方法，對(duì)海岸風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出一套適合于分析海岸風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目水土流失影響的參數(shù)，并對(duì)水土流失影響指數(shù)研究提出一些探討意見，以期為該指數(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 計(jì)算方法、數(shù)據(jù)獲取與處理

1.1 水土流失影響指數(shù)計(jì)算方法

水土流失影響指數(shù)(SWII)計(jì)算方法參考姜德文的研究結(jié)果，即將該研究成果選定的七項(xiàng)關(guān)鍵影響因子進(jìn)行加權(quán)求和［3－5］。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

本次研究共選取了13個(gè)海岸風(fēng)電場(chǎng)，均坐落于臺(tái)灣海峽東海岸。從規(guī)模上看，除葡田石城二期包括42臺(tái)裝機(jī)容量0.85 MW的風(fēng)電機(jī)組和7臺(tái)裝機(jī)容量2.0 MW機(jī)組外，其余項(xiàng)目單臺(tái)裝機(jī)容量均為2.0 MW，所有項(xiàng)目均采用目前技術(shù)上可行的一般施工工藝。各項(xiàng)目基本情況見表1。

表1 各項(xiàng)目基本情況

根據(jù)水土流失影響指數(shù)的計(jì)算方法，實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的7個(gè)影響指標(biāo)原始值見表2。

2 風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)計(jì)算和分析

2.1 數(shù)據(jù)處理

考慮到風(fēng)電場(chǎng)不同建設(shè)規(guī)?？赡茉斐傻挠绊懖⒉幌嗤詥挝划a(chǎn)能對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行折算和修正，修正后各因子的極值見表3。

表2 影響因子原始值

表3 修正后各影響因子的極值

2.2 風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)計(jì)算

影響因子標(biāo)準(zhǔn)化采用級(jí)差標(biāo)準(zhǔn)化［5］，即將各水土流失影響因子去量綱，化為“0～1”之間的數(shù)值。

將去量綱的水土流失影響因子加權(quán)求和得到水土流失影響指數(shù)［3］。經(jīng)計(jì)算，得出風(fēng)電項(xiàng)目各因子歸一化標(biāo)準(zhǔn)值及水土流失影響指數(shù)，其中影響指數(shù)的平均值、最大值、最小值分別是0.362、0.905、0.176。各項(xiàng)目水土流失影響指數(shù)(SWII)見表 4。

表4 水土流失影響指數(shù)

2.3 地形因素對(duì)風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)的影響

從風(fēng)電場(chǎng)水土流失分析來看，建設(shè)期的水土流失主要發(fā)生在道路和塔基建設(shè)等開挖過程中，而開挖過程受原有地形條件和交通條件制約。從不同地形風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)來看(表5)，由大到小依次為山地、丘陵和灘涂，與可能產(chǎn)生的水土流失影響情況基本符合。

表5 不同地形條件風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)

山地風(fēng)電場(chǎng)一般交通不便，需新、改、擴(kuò)道路工程量大，其工程占地和水土流失總量比較大，如石城二期位于莆田秀嶼區(qū)埭頭鎮(zhèn)的大蚶山，地形落差最大，故單位產(chǎn)能產(chǎn)生的水土流失影響最為嚴(yán)重。

丘陵地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)一般可利用部分鄉(xiāng)村道路，改、擴(kuò)建道路工程相對(duì)較少，產(chǎn)生的水土流失影響一般。如高山風(fēng)電一、二期工程位于福清高山鎮(zhèn)北側(cè)，均沿鄉(xiāng)村公路布設(shè)，利用現(xiàn)有道路即可，大大節(jié)省了道路建設(shè)用地，減少了土石工程量，故水土流失影響較輕微。

灘涂地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)分布在鹽田、養(yǎng)殖水面以及農(nóng)田的周邊，道路較完善，經(jīng)過適當(dāng)改造即可達(dá)到施工要求，故水土流失影響較輕。如平潭長(zhǎng)江澳二期工程位于平潭島東北部濱海沙灘上，周邊有旅游區(qū)分布，現(xiàn)有交通便利，且裝機(jī)容量最大，單位產(chǎn)能產(chǎn)生的水土流失影響最輕。

2.4 不同地形風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響分析與方案評(píng)價(jià)

從水土流失影響指數(shù)來看，部分風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)大于平均值(0.362)，在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，既要考慮行業(yè)平均值，還要參照地形平均值，根據(jù)具體情況對(duì)其水土保持方案進(jìn)行修正。

2.4.1 山 區(qū)

從石城二期風(fēng)電項(xiàng)目來看，其水土流失影響指數(shù)為0.905，遠(yuǎn)高于樣本平均值(0.362)，為行業(yè)最大值。水土流失影響因素分析見表6。

本項(xiàng)目水土流失影響較為嚴(yán)重，其他可調(diào)控的措施主要有：①改進(jìn)運(yùn)輸工藝，減少超長(zhǎng)件(風(fēng)機(jī)葉片)、超重件(機(jī)身)的道路運(yùn)輸，可考慮空中運(yùn)輸，從而減少新、改、擴(kuò)道路數(shù)量，降低水土流失量。②石城二期選擇的單機(jī)容量(0.85 MW)比國(guó)內(nèi)常用的機(jī)組容量(2.0 MW)小，應(yīng)選擇單機(jī)容量較大機(jī)組，進(jìn)而提高風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模。從實(shí)際情況和可行性來看，考慮到當(dāng)前工藝水平，建議采用措施二。

表6 石城二期風(fēng)電項(xiàng)目水土流失影響要素分析

2.4.2 丘陵區(qū)

以石井二期風(fēng)電項(xiàng)目為例，其水土流失影響指數(shù)為0.388，接近統(tǒng)計(jì)樣本平均值(0.362)，高于丘陵類型區(qū)平均值(0.334)。水土流失影響要素分析見表7。

表7 石井二期風(fēng)電項(xiàng)目水土流失影響要素分析

石井二期風(fēng)電的水土流失影響指數(shù)較大的原因在于施工道路兩側(cè)為農(nóng)田，未采取植被恢復(fù)措施，故未恢復(fù)面積率最高。此外，其裝機(jī)容量最小，規(guī)劃施工時(shí)間與其他項(xiàng)目相同，但單位裝機(jī)容量造成水土流失時(shí)間最長(zhǎng)，表明集約化程度不高，可通過縮短規(guī)劃施工期時(shí)間，從而降低水土流失影響。

2.4.3 灘涂區(qū)

以莆田后海風(fēng)電項(xiàng)目為例，其水土流失影響指數(shù)為0.337，低于統(tǒng)計(jì)樣本平均值(0.362)，但高于灘涂類型區(qū)平均值(0.248)。水土流失影響要素分析見表8。

從總體來看，后海風(fēng)電水土流失影響較輕，其水土流失影響指數(shù)大于灘涂平均值的主要原因是未恢復(fù)面積比例(Y7)較高，這主要是因?yàn)楸仨毜氖┕ぜ把惨暤缆氛嫉匚茨芑謴?fù)，因此應(yīng)在施工后及時(shí)恢復(fù)。

表8 后海風(fēng)電項(xiàng)目水土流失影響要素分析

3 結(jié)語(yǔ)

以福建13座海岸風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目為例，考慮項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模對(duì)水土流失影響指數(shù)的影響，以單位產(chǎn)能修正得出的海岸風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)及影響指數(shù)關(guān)鍵因子極值，能夠體現(xiàn)集約化、規(guī)?；男б妗Ｍ瑫r(shí)，也為其他行業(yè)水土流失影響指數(shù)研究提供了參考。地形因素對(duì)海岸風(fēng)電場(chǎng)水土流失影響指數(shù)影響較大，建議在今后的評(píng)價(jià)中，進(jìn)一步考慮地形因子的作用。

［1］裴哲義，董存，辛耀中.我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行最新進(jìn)展［J］.中國(guó)電力，2010，43(11)：78 －82.

［2］費(fèi)智，符平.我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的態(tài)勢(shì)分析與對(duì)策建議［J］.科技進(jìn)步與對(duì)策，2011(10)：65 －68.

［3］姜德文，郭索彥，趙永軍，等.生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持準(zhǔn)入條件研究?jī)?nèi)容與方法［J］.中國(guó)水土保持科學(xué)，2010，8(3)：38－42.

［4］姜德文.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持損益分析研究［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2008：131－155.

［5］姜德文.運(yùn)用水土流失影響指數(shù)評(píng)價(jià)主體工程設(shè)計(jì)及水土保持方案［J］.中國(guó)水土保持，2010(12)：4 －6.

［6］何吉成，徐雨晴，劉蘭華.我國(guó)長(zhǎng)大客運(yùn)專線建設(shè)工程的水土流失影響指數(shù)比較［J］.水土保持研究，2010，17(6)：35 －38，43.

［7］何吉成，李耀增，徐雨晴.武廣客運(yùn)專線建設(shè)工程的水土流失影響程度分析［J］.亞熱帶水土保持，2010，22(4)：18 －21.

［8］史彥林.高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響分析評(píng)價(jià)［J］.黑龍江水專學(xué)報(bào)，2010，37(1)：75 －76.